3D headsetek

2019. március 15.

Házimozi » A házi mozink komponensei

A rohamosan terjedő videós vagy „virtuális valóság” headsetek célja, hogy felhasználóját minél jobban elszeparálja a valóságtól, és a szemei elé vetített látvány minél valóságosabbnak tűnjön. Ha csak 2D filmnézésre használjuk a headsetet (ezen leírásunk alapvetően ennek követelményeit vizsgálja), akkor az elsődleges cél a moziélmény visszaadása, tehát bárhol is használjuk az eszközt, az képes legyen megteremteni annak az illúzióját, hogy egy teljesen sötét helyiségben egy nagy vászon előtt ülünk.

3D – ahol a méret a lényeg

Ha a valóságos látvány elérése a cél, akkor szükségszerűen 3D-s képet kell a szemek elé varázsolni (tehát a két szemnek más-más képet kell látnia, hiszen az éppen nézett tárgyakat a két szemünk eltérő szögekből látja), és minél teljesebben ki kell tölteni az emberi szem látómezejét, különben csak azt érezzük, hogy egy ablakon keresztül tekintünk be egy 3D-s térbe, nem kapjuk meg azt az élményt, hogy tényleg az események sűrűjében érezhetjük magunkat. Szintén illúzióromboló az, ha a kép mérete nem elég nagy. A legtöbb TV-készülék sajnos nem alkalmas arra, hogy valóságos méretben adja vissza a tárgyakat, így teljesen az az élmény, amikor a tévén látunk egy felénk tartó 50 cm magas autót, vagy amikor egy nagy vetítővásznon látjuk ugyanazt az autót, immár életnagyságban. Főleg emiatt ismerték fel sokan, hogy a 3D-s tévé csak egy rövid ideig érdekes ablak egy „terepasztalra”, szemben a 3D-s vetített mozival, ami – főleg egy óriási iMax vászon esetében – már hihető valóságillúziót adhat.

Az emberi szem látóterei

Nézzük meg közelebbről, milyen adatoknak kellene ideális esetben megfelelnie a tökéletes virtuális valóság headsetnek! A valóságot két szemmel tudjuk térben látni. A két szemünk általában a tér egy pontjára fókuszál, arra a pontra, amit élesen akarunk látni. A kényelmes látótérnek nevezett területen belül apróbb szemmozgásokkal tudunk megtalálni minden fontos látnivalót. Ez a terület a fejünk irányától balra és jobb is kb. 15–15 fokot jelent. A közvetlen látótér már 35–35 fokos tartomány, ezen belül a szemünket nem megerőltető nagyobb mozgásokkal mindkét szemünk képes a tárgyakra normálisan fókuszálni. Ha ezen a területen kívülre kell összpontosítanunk a tekintetünket, ezt már a fejünk elfordításával tesszük, hogy a megfigyelt pont lehetőleg a kényelmes látóterünkbe kerüljön. Fejünket átlagosan jobbra-balra 60–60 fokkal tudjuk kényelmesen elfordítani. Így tehát, ha fejünkkel és a szemeinkkel is követünk egy tárgyat, azt a maximális 190–220 fokos látótérben tudjuk megtenni, ezen túl már a törzsünket is fordítanunk kell a kívánt irányba, a tárgy után kell fordulnunk.

Hogyan nézzük a 3D-s virtuális valóságot?

Annak érdekében, hogy minél tovább nézhessünk valamit a szemizmok elfáradása vagy épp a sok, gyors szem- és fejmozgásnak köszönhető elszédülés nélkül, mindenképpen legfeljebb a közvetlen látóterünkön belül érdemes elhelyezkednie annak, amit nézni szeretnénk. Ha 3D-s látványról van szó, sokat tehetünk a szemünk elfáradása ellen azzal, hogy igyekszünk csak arra fókuszálni, amire a film operatőre is vélhetően fókuszálni akart a forgatáskor. A kamerák adott mélységélességgel rendelkeznek, azaz behatárolt, hogy ha egy pontra fókuszálnak, akkor az előtt és a mögött még milyen mélységen lesz éles a felvett kép. A film nézője azonban önkéntelenül is hajlamos arra, hogy a számára érdekesnek tűnő pontokra szeretne fókuszálni, azaz a szemlencsét mozgató izmok próbálják beállítani szemünk fókusztávolságát a kiszemelt ponthoz igazodva, hogy azt élesen lássuk. Ha azonban mondjuk az adott jelenet hátterében látható dolgokat szeretnénk megnézni, hiába erőlködnek szemizmaink, sosem lesznek azok élesek, mert a kamera mondjuk az előtérben látható személyekre fókuszált, a háttér pedig elmosódott lett a felvételen emiatt (kevés volt hozzá a kamera mélységélessége). A felesleges izommozgásoktól szemünk elfárad, a rendszeres életlen képektől agyunk elfárad, akár rosszullét is felléphet. A fentiek miatt „meg kell tanulnunk”, hogyan nézzük a 3D-s filmeket, hogy elkerüljük a rosszullétet, fejfájást. Figyelnünk kell arra, hogy minél kevesebbet barangoljon tekintetünk a képen, próbáljunk a fontos részletekre fókuszálni, remélhetőleg az operatőr is ezt tette a felvétel készítésekor. Kellemes kivétel lehet néhány animációs film, amelynél nincs technikai akadálya annak, hogy a kép minden részlete tökéletesen éles legyen, hiszen nem egy valódi kamera rögzítette a látványt lencserendszeren keresztül, hanem számítógép generálta, vagy ember rajzolta. Azonban sok animációs film is úgy próbál minél élethűbb lenni, hogy szándékosan elmossák a fókuszponthoz képest sokkal távolabbi vagy éppen közelebbi tárgyakat, akár csak egy valódi kamera.
Ideális esetben a film rendezője, vágója is észben tartja, hogy művüket 3D-ben is sokan megnézik majd, így pl. kerülik a gyakori képváltásokat, mivel egy új kameraállásnál szemünknek és agyunknak fel kell fognia az új látványt, azt óhatatlanul is megpróbáljuk élesre állítani szemizmaink segítségével, ez pedig – ahogy fentebb bemutattuk – fárasztó és sokszor sikertelen is lehet.

Ha sikerült viszonylag jól megtanulnunk, hogy mire fókuszáljunk, akkor sem garantált sajnos, hogy élvezni is fogjuk a 3D-s filmeket. A legtöbb ember igen gyorsan émelyegni kezd, ha a fülben lévő egyensúlyszervünk által az agynak küldött információ nem áll összhangban azzal a látvánnyal, amit a szem közvetít. Az emberi agy azt érzékeli, hogy mást lát, mint amit érez, hiszen pl. mozdulatlanságot érzékelünk, de azt látjuk, hogy egy hullámvasúton ülünk. Ez a helyzet – az agyunk szerint – csak úgy jöhet létre, hogy hallucinálunk, nem a valóságot látjuk éppen. Ezt alapvetően mérgezés okozhatja, így kézenfekvő, hogy hányingert generál az agyunk, gyomrunkat arra kényszerítve, hogy a feltételezett mérgezést okozó ételtől megszabaduljon. Természeten, a két érzékszervünk általi ellentétes információk kezelése is tanulható, így megszokhatja agyunk előbb-utóbb, hogy nincs semmi gond akkor, ha nem azt érzi, amit lát. Így érdemes talán kicsit „edzeni” azoknak, akik eleinte kellemetlennek találják a 3D-s filmeket, játékokat, ha sikerül agyunk trenírozása, megtérül a „befektetés”.

Sokszor két további körülmény (is) okoz problémát a 3D-s filmeknél:

Ha aktív szemüveget használva nézzük a filmet, egy adott pillanatban mindig csak az egyik szemünkbe érkezik fény, a másik gyakorlatilag le van takarva. Igaz, nagyon rövid időn belül a másik szemünk is megkapja annak a 3D-s képkockának a párját, amit az előbb a másik szemünknek mutatott a szemüveg, de sok ember agya nem rakja össze ilyenkor a 3D-s látványt. Ők csak passzív 3D-s megjelenítőkkel élvezhetik a 3D-s virtuális világot. Szerencsére a headsetek is passzív megjelenítőknek számítanak ilyen szempontból, hiszen a két apró képernyő egyszerre biztosítja a képet a két szemnek.
A passzív 3D-nél nagyon fontos – mivel mindkét szemünk számára egyidőben érkezik a két különböző kép valamilyen forrásból –, hogy a bal és jobb szemünkbe csak az az információ, fény jusson, ami a neki szánt képen van. Azaz, minél kisebb legyen az „áthallás” a két kép között. Az egyszerűbb mozikban és a passzív 3D-s tévéknél, vetítőknél elterjedt körkörös polarizáció esetében kb,. a fény 1%-a eljut ahhoz a szemhez is, amelyikhez nem kellene, hogy eljusson. Ez egyrészt fejfájást okozhat, illetve csökkenti a 3D-s hatást, az élességet. Hasonlóan a sztereó zenehallgatáshoz a zárt fejhallgatók esetében, a VR headsetek is garantálják a tökéletes áthallásmentességet, itt bizonyosan csak pl. a bal szemünkhöz jut el az oda készült képet előállító fény minden fotonja.

Az ember két szeme kb. 114 fokos látóteret lát átfedve, itt jöhet létre a 3D-s térlátás

VR headset (sisak), mint ideális 3D-megjelenítő

Visszatérve a headsetek által biztosított élményhez, elmondhatjuk, hogy sok szempontból ideális körülményt biztosít a virtuális világ hihető megjelenítéséhez. Megadja a valóságtól való elszeparálódást, nem látunk semmit a szobánkból, az aktuális fényviszonyokból, ha fejünkre helyezzük. Tökéletesen áthallásmentes a 3D-s kép, tetszőleges lencséket használva tetszőleges méretű virtuális képet láthatunk. A jobb headseteknél tág határok között állítható a dioptria is, így szemüvegesek is használhatják, illetve a szemtávolságunkhoz is igazítható a készülék. Beláthatjuk azonban, hogy egy (pontosabban kettő) sík LCD, OLED, vagy egyéb képernyőt használva nem fedhető le teljesen az a szemünk előtti terület, ahonnan fényt vagyunk képesek érzékelni, sem vízszintes, sem függőleges irányban, illetve a filmes kamerák sem rögzítenek ilyen látószögű felvételeket – csak számítógéppel lehetne generálni ilyet. Így napjaink headsetjei igyekeznek egy minél nagyobb vetítővásznat, „ablakot” tenni a néző elé, és ebben a körülhatárolt területben (FOV) jelenhet csak meg a valóság egy részlete.

float: bottom

Logikusan gondolkozva azt mondhatnánk, hogy lehetőleg lássunk egy minél nagyobb „vásznat” jó távolról, mintha csak a kedvenc mozinkban ülnénk. Mindez csak a felhasznált lencserendszeren múlik, de ne felejtsük el, minél nagyobb képet látunk, annál nagyobbak lesznek annak alkotóelemei, a felhasznált képernyők pixelei is! Ha arra gondolunk, hogy otthon mondjuk egy nagyobb fullHD-s tévét nézünk 3–4 méter távolságból, azt láthatjuk, hogy kb. látóterünkből kb. 20 foknyit tölt ki a tévéképernyő. Egy fokra így a tévé 1920 pixeles függőleges felbontásából 96 pixel jut. A 20 foknyi terület kitöltése képpel azonban bizonyosan nem eredményezi majd azt, hogy a képernyőn látható helyszínen érezzük magunkat, a moziban ennél mindig jóval nagyobb látószöget kapunk. Tegyük fel, hogy a headset képes a fentebb bemutatott képen látható közvetlen látóterünket kitölteni, azaz fejforgatás nélkül, kényelmesen nézhetjük a legszélesebb látványt! Tehát kb. 70 fokos látószöggel számolhatunk. Ha fullHD-s a headset kijelzője, akkor 1 fokra már csak 1920/70=27,4 pixel jutna, az pedig nagyon karcsú...

Az iPhone megjelenése óta ismert „retina” felbontás fogalma nem hülyeség, nem csak marketinges lózunk, valóban létező fogalom. Önmagában a PPI (pont per inch) értéknek nincs sok értelme, fontos, hogy milyen messziről nézünk egy adott méretű, x PPI felbontású képernyőt. Sokkal hasznosabb a PPD érték (pont per fok), ami szemünk képességétől függ, gyakorlatilag megmondja, hogy milyen „felbontású” a szem, hány pontot képes megkülönböztetni 1 fokon belül. Az átlagos értéke kb. 60 körül van, ehhez igazították pl. a szemészeten a 6 méterrel felismerendő E betű méretét is, ahol legalább sejteni kell a betű 3 vízszintes vonala közötti fehér területet. Nagyon jól látó egyéneknél (pl. pilóták, gyerekek), akár 80-ig is növekedhet a PPD, de általánosságban kijelenthető, hogy ha egy headset PPD értéke eléri a 60-at, akkor nem látunk már pixeleket a képen, felbontás tekintetében nem különbözik szemünk számára a valóságtól.

Ha tehát fullHD-s kijelzőket használunk egy headsetben, és szeretnénk elérni, hogy a felhasználó ne lásson pixeleket a legkontrasztosabb éleknél sem, azaz 60-as PPD-vel bír a headset, akkor 1920/60=32 fokos látómezőben kell megjelennie a teljes képnek. Ez kb. másfélszer több ugyan, mint ahogy otthon a tévénket nézzük, de még igen messze van (kevesebb, mint fele) a közvetlen látóterünk 70 fokától. Ahhoz pontosan 4200 pixelre lenne szükség, azaz még 4K-nál is nagyobb felbontású képernyőket kellene a headsetbe építeni. Ez bizonyosan pár év alatt eljön majd, de 2019-ben még nincs a piacon ilyen headset. De ha lenne, akkor is gondban lennénk a 3D-s filmekkel, hiszen a 4K-s Blu-ray szabvány már nem képes 3D-s felvételek tárolására ebben a felbontásban, így egyelőre fullHD-nál nagyobb felbontású 3D-vel legfeljebb számítógépes játékoknál, nagyon komoly videókártyával képzelhető el. Tehát 3D-s mozifilmekhez felesleges a fullHD-nál nagyobb felbontású kijelző – legalább addig bizonyosan, amíg a 4K Blu-ray szabványnál nincs újabb, legalább 4K-s 3D-t is támogató.

Headset virtuális valósághoz vagy 3D mozihoz?

Marad tehát a dilemma a 3D-s filmekhez is használható headsetek gyártói számára: mekkora képet mutassanak, és mennyire lehessen látni a pixeleket? A két paraméter értéke csak egymás rovására javítható. A virtuális valóság játékokhoz, 3D-s élményhez milyen nagyobb látószög kell. A moziszerű képhez minél kevésbé kellene látszódnia a pixeleknek... Néhány ismertebb, headset PPD értéke (külső forrásból származó adatok):

A PPD értékekből kitalálható, hogy a 3D-s játékokat, VR-alkalmazásokat használókat, vagy épp a házimozizókat célozta-e meg a gyártó. Ha komolyabb számítógépes programokhoz is szeretnénk használni egy headset-et, akkor fontos, hogy legyen benne több tengelyes gyorsulásmérő (giroszkóp), ez szükséges ahhoz, hogy a program ne csak kötött kameraállásból, mutassa a látványt számunkra, de fejmozgásunkat is érzékelje, így pl. egy járművel haladva forgathassuk a fejünket is a programban. A giroszkópot 360-fokos videók lejátszásakor is használhatjuk, bár jelenleg ilyen videókat csak számítógéppel tudunk lejátszani, és nem mozifilmek készülnek így, azaz ez ilyen jellegű felhasználást nem sorolnánk a házimozihoz.

A 2019 tavaszán kapható legnépszerűbb VR headsetek, az Oculus Rift és a HTC Vive 110 fokos látómezőt mutatnak. Ez remek, ha virtuális valóságról van szó, mert viszonylag jól kitöltik még a perifériás látómezőnket is. Mindkettő 1080×1200 pixeles OLED kijelzőket használ, fix, 90 Hz-es képfrissítéssel. Tehát álló téglalap alakú a kijelző, így a függőleges láztómezőt is jól ki lehet tölteni velük. Ha viszont moziról van szó, azonnal látszódnak a komoly hátrányok. A fullHD-s filmek 1920 pixeles szélességét 1080 pixel jeleníti majd meg, a 16:9-es képarány miatt pedig a film 1080 sorából csak 607,5 marad, tehát 1080×607 pixellel lesz megjelenítve a fullHD-s eredeti tartalom. Mindez ráadásul 110 fokos szögben látszik, azaz 1 fokon kevesebb mint 10 pixelt látunk. Ezzel szemben a Goovis G2 53 fokos látványánál 36,2 pixel jut egy fokra, azaz közel 4-szer szélesebb és magasabb pixelekből áll a kép az Oculus és a HTC headsetjein! Ha mindezek mellett arról sem feledkezünk meg, hogy ezek a készülékek mindent 90 Hz-en jelenítenek meg, akkor látható, hogy sem a 24, sem az 50, sem a 60 fps sebességű videók sem játszhatóak le eredeti képsebességgel (a Goovis G2 jelenleg a 23,976 és 24 Hz-et 60-ra konvertálja, a többi filmes képfrekvenciát natívan – 50 vagy 60 Hz-en – jeleníti meg).

Az általunk is forgalmazott Goovis headsetek a fentiek alapján filmnézéshez ideálisak, 2019 tavaszán a hasonló termékek között a legmagasabb PPD értékkel rendelkeznek. A vízszintes látószög (FOV) 53 fok, két micro-OLED kijelzője fullHD (1920×1080 pixel) felbontású. A felhasználó így azt érzékelheti, hogy kb. 20 méter távolságból néz egy 20 méter széles, 11,25 méter magas (azaz közel 23 méter átmérőjű) vetítővásznat – ami azért már egy komolyabb mozinak is becsületére válik. Fejpántja a homlokunkhoz szorítja a szemüveget (ami így nem nyomja az orrunkat vagy a szemünk környékét), teljes súlya pedig mindössze 220 gramm. Ezen paraméterek alapján házimozihoz ideális választás lehet, de természetesen 6-tengelyes giroszkóppal is rendelkezik minden modell, a G2 pedig egy androidos számítógépet is tartalmaz a csomagban, előre telepített 360-fokos videókat lejátszó appal, beépített, 4,5 órás működést kínáló akkuval.